- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
- •К разделу 1 «Строение вещества»
- •К разделу 2 «Окислительно-восстановительные реакции»
- •К разделу 3 «Химическая термодинамика»
- •К разделу 4 «Химическая кинетика»
- •К разделу 6 «Электрохимические процессы»
- •1. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
- •1.1. Атом
- •1.2. Молекула
- •1.3. Кристалл
- •3. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
- •3.1. Первый закон термодинамики
- •3.2. Второй закон термодинамики
- •3.3. Химическое равновесие
- •4. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
- •5.1. Способы выражения состава раствора
- •5.2. Энергетика растворения
- •5.3. Коллигативные свойства растворов
- •5.4. Равновесие в растворах электролитов
- •5.5. Растворимость твердых веществ. Насыщенные растворы
- •6. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
- •6.2. Процессы в гальваническом элементе
- •6.3. Процессы при электролизе
- •6.4. Электрохимическая коррозия металлов
- •ЛИТЕРАТУРА
- •СОДЕРЖАНИЕ
В задачах 557 – 580 определите, при какой температуре в системе устанавливается химическое равновесие. Напишите выражение константы равновесия. Укажите, используя уравнение изобары химической реакции, в каком направлении смещается равновесие при изменении температуры.
№ |
Уравнение реакции |
№ |
Уравнение реакции |
|
п/п |
п/п |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
557 |
CH4(г) + CO2(г) ↔ |
569 |
2H2(г) + O2(г) ↔ 2H2O(г) |
|
|
↔ CH3COOH(ж) |
|
|
|
558 |
2H2(г) +CO2(г) ↔ |
570 |
N2(г) ↔ 2N(г) |
|
|
↔ HCOH(ж) +H2O(ж) |
|
|
|
559 |
Ni(OH)2(к) ↔ NiO(к) + H2O(г) |
571 |
2NO(г) ↔ N2(г) + O2(г) |
|
560 |
2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г) |
572 |
CH4(г) + H2O(г) ↔ CO(г) + 3H2(г) |
|
561 |
CO(г) + 2H2(г) ↔ CH3OH(г) |
573 |
CH4(г) + CO2(г) ↔ 2CO(г) + 2H2(г) |
|
562 |
Ca(OH)2(к) ↔ CaO(к) + H2O(г) |
574 |
2CH4(г) ↔ C2H2(г) + 3H2(г) |
|
563 |
CaCO3(к) ↔ CaO(к) + CO2(г) |
575 |
F2(г) ↔ 2F(г) |
|
564 |
NH4Cl(к) ↔ NH3(г) + HCl(г) |
576 |
Cl2(г) ↔ 2Cl(г) |
|
565 |
2NO2(г) ↔ N2O4(г) |
577 |
HCl(г) ↔ H(г) + Cl(г) |
|
566 |
O2(г) ↔ 2O(г) |
578 |
HF(г) ↔ H(г) + F(г) |
|
567 |
CO2(г) + H2(г) ↔ CO(г) + H2O(г) |
579 |
2HCl(г) + F2(г) ↔ 2HF(г) + Cl2(г) |
|
568 |
2CO(г) + O2(г) ↔ 2CO2(г) |
580 |
C2H6(г) ↔ C2H2(г) + 2H2(г) |
4.ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
Взадачах 581 – 595 для данной химической реакции при заданных температуре Т, порядке реакции n, начальных концентрациях реагентов С0, времени полупревращения t0,5 определите время
tα, за которое прореагирует указанная доля исходного вещества α.
№ |
Реакция |
n |
T, K |
t0,5, мин |
С0, |
α |
|
п/п |
моль/л |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
581 |
SO2Cl2 → SO2 + Cl2 |
1 |
593 |
577,6 |
0,6 |
0,60 |
|
582 |
А → B + D |
1 |
600 |
462 |
0,4 |
0,70 |
|
583 |
A → B + D |
1 |
323 |
10 |
0,2 |
0,90 |
|
584 |
2NH3 → N2 + 3H2 |
2 |
1129 |
17,25 ч |
0,2 |
0,30 |
57
Окончание таблицы
№ |
Реакция |
n |
T, K |
t0,5, мин |
С0, |
α |
|
п/п |
моль/л |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
585 |
C2H6 → C2H4 + H2 |
1 |
856 |
23,9 |
0,4 |
0,95 |
|
586 |
2А → B + D |
2 |
298 |
179,2 |
0,1 |
0,40 |
|
587 |
RBr + OH− → ROH + Br− |
2 |
293 |
78,25 |
0,1 |
0,60 |
|
588 |
A + B → D |
2 |
293 |
25,4 |
0,2 |
0,70 |
|
589 |
C2H6 → C2H4 + H2 |
1 |
823 |
462 |
0,3 |
0,90 |
|
590 |
2HI → H2 + I2 |
2 |
700 |
137,74 |
0,1 |
0,65 |
|
591 |
H2O2 → H2O + 1/2 O2 |
1 |
293 |
13,6 |
0,3 |
0,99 |
|
592 |
C2 H5Cl → C2H4 + HCl |
1 |
873 |
8,7 |
0,5 |
0,96 |
|
593 |
HCOOH → CO2 + H2 |
1 |
413 |
21 |
0,2 |
0,90 |
|
594 |
HBr + O2 → HO•2 + Br• |
2 |
700 |
2 c |
0,1 |
0,98 |
|
595 |
2HI → H2 + I2 |
2 |
680 |
175,4 |
0,2 |
0,60 |
В задачах 596 – 610 для реакции n-го порядка рассчитайте концентрацию исходных веществ С2 через некоторое время t2 от начала реакции, если известно, что при начальных концентрациях реагентов С0 при постоянной температуре за время t1 концентрация исходных веществ стала С1.
№ |
Реакция |
n |
С0, |
t1, |
С1, |
t2, |
|
п/п |
моль/л |
мин |
моль/л |
мин |
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
596 |
2А →B + D |
2 |
0,1 |
76,8 |
0,06 |
100 |
|
597 |
А →B + D |
1 |
0,2 |
5 |
0,14 |
10 |
|
598 |
2NH3 → N2 + 3H2 |
2 |
0,1 |
300 |
0,071 |
500 |
|
599 |
А + B → D + F |
2 |
0,5 |
120 |
0,215 |
180 |
|
600 |
H2O2 → H2O + 1/2 O2 |
1 |
0,4 |
13,6 |
0,2 |
80 |
|
601 |
А → B |
1 |
0,1 |
10 |
0,01 |
30 |
|
602 |
HCOOH →CO2 + H2 |
1 |
0,2 |
1,25 |
0,1 |
3 |
|
603 |
C2H5Cl → C2H4 + HCl |
1 |
0,4 |
15 |
0,2 |
30 |
|
604 |
2HI → H2 + I2 |
2 |
0,2 |
50 |
0,12 |
100 |
|
605 |
SO2Cl2 → SO2 + Cl2 |
1 |
0,4 |
200 |
0,3 |
600 |
|
606 |
C2H6 → C2H4 + H2 |
1 |
0,5 |
50 |
0,4 |
150 |
|
607 |
А → B + D |
1 |
0,2 |
300 |
0,08 |
600 |
|
608 |
А + B → D + F |
2 |
0,5 |
140 |
0,2 |
250 |
|
609 |
2NO2 → 2NO + O2 |
2 |
0,4 |
200 |
0,15 |
400 |
|
610 |
2NOBr → 2NO + Br2 |
2 |
0,2 |
0,1 |
0,05 |
0,5 |
58
В задачах 611 – 630 по известным экспериментальным данным (n — порядок реакции; Ea — энергия активации; k0 — предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса (имеет размерность скорости соответствующего порядка); Т1 и Т2 — начальная и конечная температуры; С0 — исходные концентрации реагентов) рассчитайте константы скорости реакции при температурах Т1 и Т2 и определите скорость реакции в некоторый момент времени, когда прореагировала заданная доля исходных веществ α, при заданных значениях температуры.
№ |
Реакция |
n |
C0, |
Ea, |
k0 |
T1, K |
T2, K |
α, % |
п/п |
моль/л |
кДж/моль |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
611 |
C2H5Cl → |
1 |
2 |
247,5 |
4·1014 |
400 |
500 |
50 |
|
→ C2H4 + HCl |
|
|
|
|
|
|
|
612 |
HI + CH3I → CH4 + I2 |
2 |
2 |
140 |
2·1014 |
400 |
700 |
60 |
613 |
2NO + Br2 → 2NOBr |
3 |
1 |
5,44 |
2,7·1010 |
300 |
350 |
70 |
614 |
N2O4 → 2NO2 |
1 |
2 |
54,4 |
1016 |
400 |
500 |
40 |
615 |
2NO2 → 2NO + O2 |
2 |
1 |
113 |
9·1012 |
200 |
300 |
60 |
616 |
C6H5ONa+C3H7I → |
2 |
2 |
93,6 |
3,5·1011 |
300 |
500 |
50 |
|
→ C6H5OC3H7 + NaI |
|
|
|
|
|
|
|
617 |
2N2O5 → 2N2O4 + O2 |
1 |
2 |
103,5 |
4,6·1013 |
300 |
500 |
70 |
618 |
H2 + C2H4 → C2H6 |
2 |
1 |
180,5 |
4·1013 |
300 |
600 |
50 |
619 |
H2 + I2 → 2HI |
2 |
1 |
165,5 |
1,6·1014 |
400 |
600 |
60 |
620 |
2HI → H2 + I2 |
2 |
1 |
186,4 |
9,2·1013 |
500 |
300 |
80 |
621 |
C2H5Br → |
1 |
2 |
218 |
7,2·1012 |
300 |
400 |
40 |
|
→ C2H4 + HBr |
|
|
|
|
|
|
|
622 |
H2 + ICl→ HI + HCl |
2 |
1 |
41,8 |
1,6·1015 |
500 |
650 |
70 |
623 |
2NO + Cl2 → 2NOCl |
3 |
1 |
15,5 |
4,6·109 |
300 |
400 |
40 |
624 |
CO2 + OH− → HCO3− |
2 |
1 |
38,2 |
1,5·1013 |
300 |
350 |
60 |
625 |
C2H5ONa + CH3I → |
2 |
1 |
81,5 |
2,4·1011 |
300 |
450 |
50 |
|
→ C2H5OCH3 + NaI |
|
|
|
|
|
|
|
626 |
2O3 → 3O2 |
2 |
1 |
117,9 |
6,3·1018 |
300 |
500 |
70 |
627 |
C2H4+ H2 → C2H6 |
2 |
2 |
180 |
4·1013 |
150 |
200 |
50 |
628 |
HJ + C2H5I → |
2 |
2 |
124 |
5·1013 |
250 |
400 |
30 |
|
→ C2H6 + I2 |
|
|
|
|
|
|
|
629 |
NO• + Br2 → |
2 |
2 |
95 |
4·1012 |
200 |
350 |
70 |
|
→ NOBr + Br• |
|
|
|
|
|
|
|
630 |
C2H5Cl → |
1 |
2 |
248 |
4·104 |
300 |
500 |
80 |
|
→ C2H4 + HCl |
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. k0 имеет размерность константы скорости соответствующего порядка.
59
В задачах 631 – 640 определите скорость газофазной реакции по каждому компоненту, если известна скорость образования r ка- кого-либо продукта.
№ |
Реакция |
Про- |
r, моль/ |
№ п/п |
Реакция |
Про- |
r, моль/ |
п/п |
|
дукт |
(л с) |
|
|
дукт |
(л с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
631 |
2А → |
В |
6,6 10‒4 |
636 |
2 А→ В |
В |
2,4 10‒3 |
|
→ 2В + С |
|
|
|
|
|
|
632 |
А + В → |
С |
4,4 10‒6 |
637 |
3 А → |
С |
8,0 10‒1 |
|
→ С |
|
|
|
→ В + С |
|
|
633 |
А → 2В |
В |
2,6 10‒2 |
638 |
2 А + В → |
С |
1,2 10‒5 |
|
|
|
|
|
→ С |
|
|
634 |
3А → |
С |
1,8 |
639 |
А + В → |
С |
4,0 |
|
→ 2В + С |
|
|
|
→ 2С |
|
|
635 |
А → В |
В |
20 |
640 |
А + В → |
D |
3,1 10‒2 |
|
|
|
|
|
→ С + D |
|
|
В задачах 641–650 для данной элементарной реакции рассчитайте скорость реакции r2 при указанной концентрации С2 одного из компонентов, если известны начальные концентрации реагентов С0 и скорость реакции r1 при определенной концентрации одного из компонентов С1.
№ п/п |
Реакция |
С0, моль/л |
r1, моль/(л с); |
С2, моль / л |
||||||
С1, моль / л |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
641 |
А + В → D |
С0,А = 5,0 |
r1 |
= 2,0 10‒3 |
С2,D = 3,0 |
|||||
С0,В |
= 7,0 |
С1,А = 2,0 |
||||||||
|
|
|
|
|||||||
642 |
2А→ 2В + D |
С0, А = 2,0 |
r1 |
= 1,8 10‒4 |
С2,А = 1,0 |
|||||
С1,D = 0,5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
643 |
А→ В + D |
С0,А = 10,0 |
r1 |
= 2,1 10‒6 |
С2,D = 2,0 |
|||||
С1,В = 4,0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
644 |
3А→ 2В + D |
С0,А = 4,0 |
|
r1 = 4,2 |
|
С2,D |
= 1,0 |
|||
С1,В = 1,0 |
||||||||||
|
|
С |
|
= 6,0 |
r1 |
|
‒8 |
|
|
|
645 |
А + 2В → D |
0,А |
|
= 1,4 10 |
|
С2,B = 10,0 |
||||
С0,В = 18,0 |
С1,В = 1,0 |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||
646 |
2А + В → D |
С0,А = 0,8 |
r1 |
= 6,8 10‒3 |
С2,B = 0,4 |
|||||
С0,В |
= 0,6 |
С1,А = 0,6 |
||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
С , |
А |
= 1,6 |
r1 |
|
‒2 |
|
|
|
647 |
2А + В → D |
0 |
|
= 4,1 10 |
|
С2,D |
= 0,4 |
|||
С0,В |
= 1,6 |
С1,В = 1,4 |
||||||||
60
|
|
|
|
|
|
Окончание таблицы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ п/п |
Реакция |
С0, моль/л |
r1, моль/(л с); |
С2, моль/л |
|||||
С1, моль/л |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
648 |
2А → В |
С0,А = 4,2 |
r1 = 2,0 |
С2,А = 3,0 |
|||||
С1,В = 1,8 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
649 |
2А → 2В + D |
С0,А = 3,5 |
r1 = 4,1 10‒1 |
С2,А = 2,1 |
|||||
С1,D = 1,0 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
650 |
|
→ |
|
|
‒2 |
r1 = 6,3 10‒2 |
С |
= 0,021 |
|
|
А |
|
В |
С0,А = 1 10 |
С1,В = 5 10‒3 |
2,А |
|
||
В задачах 651 – 660 определите, во сколько раз увеличилась константа скорости второй реакции при нагревании от температуры Т1 до Т2, если дано соотношение энергий активации первой и второй реакций (Е1/Е2) и известно, что при нагревании от Т1 до Т2 константа скорости первой реакции увеличилась в а раз.
№ п/п |
Е1/Е2 |
а |
№ п/п |
Е1/Е2 |
а |
|
|
|
|
|
|
651 |
2,0 |
10,0 |
656 |
6,5 |
6,5 |
652 |
0,5 |
5,0 |
657 |
0,3 |
2,5 |
653 |
3,0 |
6,0 |
658 |
5,1 |
4,0 |
654 |
4,5 |
12,0 |
659 |
0,2 |
3,5 |
655 |
0,1 |
3,5 |
660 |
3,5 |
6,0 |
В задачах 661 – 670 рассчитайте для элементарной реакции второго порядка
А + В → АВ
при одинаковых начальных концентрациях реагентов С0 константу скорости реакции и время полупревращения t0,5, если известно, что через некоторое время t концентрация вещества А уменьшилась до значения С.
№ |
С0 , |
t, |
С, |
№ |
С0 , |
t, мин |
С, моль/л |
|
п/п |
моль/л |
мин |
моль/л |
п/п |
моль/л |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
661 |
0,06 |
60 |
0,03 |
666 |
2,0 |
10 |
1,5 |
|
662 |
0,1 |
50 |
0,02 |
667 |
0,04 |
15 |
0,035 |
|
663 |
1,2 |
30 |
0,9 |
668 |
0,3 |
40 |
0,15 |
|
664 |
0,4 |
100 |
0,1 |
669 |
2,5 |
35 |
1,1 |
|
665 |
1,5 |
70 |
0,9 |
670 |
1,1 |
20 |
0,6 |
61